WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

2 2 r RC 2 r RT f (r) = p fC (r) + (1- p) fT (r) = p + (1- p) (7) 2 2 2 (r + RC )2 (r + RT )0 p Первое слагаемое отвечает “ядру” ливня, второе описывает “хвост” ливня, где коэффициенты R (R ) – медианы данных компонент, а p – вероятность, отраC T жающая относительный вес компоненты “ядра” ливня. Оказалось, что параметры R, R, p для разных газов отличаются незначительно и параметр R практичеC T T ски не зависит от Z в отличие от жидкого аргона. Из рис. 22 видно, что eff поперечное распределение энергии ливня, вычисленное с помощью параметрической модели, находится в хорошем соответствии с результатами моделирования с использованием пакета GEANT. По оси абсцисс отложен поперечный размер калориметра в единицах размера ячейки (4.5 см). Хорошее согласие наблюдается также для других рассмотренных газов.

Рис. 22. Поперечный профиль электромагнитного ливня в калориметре с абсорбером толщиной 1.5 мм на глубине 8X ( – GEANT, • – параметризация) для газа C F.

0 3 На рис. 23, 24 показаны зависимости энергетического разрешения калориметра от энергии падающего электрона и давления газа. Также на данных рисунках проведено сравнение экспериментальных данных с расчётами по параметрической модели и с использованием пакета GEANT.

Рис. 23. Зависимость энергетического разрешения и сигнала с калориметра с абсорбером толщиной 1.5 мм от энергии пучка электронов ( – GEANT, – параметризация, – эксперимент).

Рис. 24. Зависимость энергетического разрешения и сигнала с калориметра с абсорбером толщиной 1.5 мм от давления газа ( – GEANT, – параметризация, – экспери- мент).

По результатам моделирования и экспериментальным данным можно сделать вывод, что энергетическое разрешение не зависит от давления газа выше 0.9 атм., а при более низких давлениях энергетическое разрешение ухудшается.

Экспериментальная зависимость среднего сигнала от давления нелинейна из-за наличия электроотрицательных примесей в газе, причем количество примесей было выше при изучении прототипа с тонкой структурой, что отражается в большем отклонении экспериментальных точек от прямой линии. При моделировании примеси не учитывались. Сравнение данных показывают, что параметрическое моделирование способно предсказать экспериментальные данные с калориметра с точностью достаточной для генерации большого количества МонтеКарло-событий, необходимых для физического анализа, и увеличить скорость их генерации примерно в 1000 раз.

В заключении кратко сформулированы основные результаты диссертации:

1. Разработаны и созданы газовые ионизационные электромагнитные калориметры типа «сэндвич» с конверторами из свинца толщиной 1.5 и 3 мм.

Полная толщина конверторов – около 21 радиационной длины. Впервые в калориметрах такого типа в качестве рабочего газа был использован тяжёлый фреон C F, что позволило значительно (вплоть до одной атм.) 3 снизить давление рабочего газа и, как следствие, заметно упростить конструкцию детектора и его эксплуатацию.

2. Выполнен цикл исследований характеристик калориметров на пучках электронов с энергией Е от 10 до 40 ГэВ. Исследования проводились на канале 2Б ускорителя ИФВЭ.

3. Получено, что стохастический член в формуле для энергетического разрешения составляет 10%/E при толщине конверторов 1.5 мм и не зависит от давления, начиная с 1 атм., а постоянный член равен в пределах ошибок измерений (несколько десятых процента).

Энергетический эквивалент уровня шума составляет 150 МэВ при давлении C F одна атмосфера и размере ячейки («башни») 45х45 мм2 и 3 уменьшается обратно пропорционально росту давления. Столь хорошие характеристики для газовых ионизационных калориметров получены впервые. Они позволяют сделать практически важный вывод: во многих случаях газовые калориметры могут заменить значительно более дорогие и сложные в эксплуатации жидкоаргоновые калориметры.

4. Исследованные калориметры обладают высокой однородностью. Это связано с тем, что в них, в отличие, например, от калориметров со сцинтилляционными счётчиками, отсутствует неконтролируемое усиление сигнала, а калибровка регистрирующей электроники проста и надёжна.

5. Важным свойством разработанных калориметров является их очень высокая радиационная стойкость, которая при условии периодической замены рабочего газа определяется только конструктивными материалами и может достигать нескольких Град.

6. Исследованы характеристики цилиндрических счётчиков, наполненных C F, как в ионизационном режиме, так и в режиме газового усиления. В 3 режиме газового усиления длительность сигнала со счётчика составляет 2–3 нс. по основанию при амплитуде 10–20 мВ. на нагрузке 50, причём форма сигнала не зависит от характера ионизации. Амплитуда сигнала оказалась больше для протяжённой ионизации по сравнению с локальной, что согласуется с проведёнными в диссертационной работе расчётами. Основным недостатком детектора является сравнительно низкая эффективность, составляющая около 10% и связанная с большой величиной коэффициента “прилипания” дрейфующих электронов к молекулам C F в области больших электрических полей.

3 7. Развита параметрическая модель распространения электромагнитного ливня в газовых ионизационных калориметрах, которая позволяет быстро рассчитать характеристики калориметра с точностью, требуемой при физическом анализе данных.

Автор глубоко благодарен члену-корреспонденту РАН С.П. Денисову за постановку задачи и научное руководство.

Исследования, изложенные в настоящей диссертации, выполнены совместно с В.А. Беззубовым, Ю.В. Гилицким, В.М. Кораблёвым, А.М. Рыбиным, Н. Н. Федякиным, М.О. Лобановым, Л.Л. Курчаниновым, А.В. Солиным, В.И. Суздалевым, К.В. Суздалевым, В.В. Тихоновым, А.В. Ферапонтовым.

Автор признателен В.А. Беззубову, Ю.М. Гилицкому за многочисленные обсуждения, замечания и конструктивную критику.

Автор благодарен дирекции ИФВЭ за поддержку экспериментальной программы «ГАЗ», в рамках которой была выполнена эта работа.

Список литературы [1] V. Bezzubov, S. Denisov, S. Erin, A. Ferapontov, Yu. Gilitsky, V. Korablev, M. Lobanov, A. Rybin, A. Solin, V. Suzdalev. The performance of a gas electromagnetic calorimeter.. Nucl. Instrum. Meth. A 525:38-41, 2004.

[2] V. Bezzubov, S. Denisov, S. Erin, A. Ferapontov, Yu. Gilitsky, V. Korablev, L. Kurchaninov, M. Lobanov, A. Rybin, A. Solin, V. Suzdalev, V. Tikhonov.

A gas ionization electromagnetic calorimeter filled with C F. Nucl. Instrum.

3 Meth. A 494:369-372, 2002.

[3] H. Abramowicz, R. Ingbir, S. Kananov, A. Levy, K. Afanasev, V. Druga- kov, I.

Emelyanchik, N. Shumeiko, F. Zyazyulya, S. Denisov, S. Erin, A. Rybin, V.Suzdalev,R. Dollan, D. Drachenberg, E. Kuznetsova, R. Kwee, W. Lange, W. Lohmann, M. Luz, A. Stahl, A. Kowal, J. Lukasik, L. Suszycki, D. Miller, I. Minashvili, N. Rusakovich, U. Nauenberg, B. Pawlik, W.Wierba, V. Vrba, J. Zachorowski. Instrumentation of the very forward region of a linear collider detector. IEEE Trans. Nucl. Sci. 51:2983-2989, 2004.

Рукопись поступила 3 октября 2008 г.

С.В. Ерин Разработка и исследование электромагнитных газовых калориметров.

Редактор Л.Ф. Васильева.

Подписано к печати 10.10.2008. Формат 60х84/16. Офсетная печать.

Печ.л. 1,6. Уч.-изд.л. 1,82. Тираж 100. Заказ 65. Индекс 3649.

ГНЦ РФ Институт физики высоких энергий 142281, Протвино Московской обл.

Индекс А В Т О Р Е Ф Е Р А Т И Ф В Э, 2008-18,

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»